다단식 증류 회분탑

소개글

다단식 증류 회분탑에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론

2. 이론

3. 실험 장치

4. 실험 방법

5. 실험 결과

6. 고찰

7. 결론

8. 참고 문헌

9. 건의 사항

본문내용

0.786mol%로 나타나 있는데 이론상으로는 0.612mol%가 된다. 유출량도 이론상 559.8g 과 실제 520g 사이에는 다소 차이가 있었다.
최초 실험 준비 단계에서 조교에게 액의 양과 조성을 알아봤을 때 부피비 1:1로 4L가 들어 있다고 했다. 하지만 아무래도 스틸 내에는 4L의 원료가 들어있지 않았던 것 같다. 이전 실험조에서 그 실험을 했었고 우리의 실험이 그 연장선상에 있었던 것 같은 생각이 든다. 따라서 제품의 양의 차이는 여기서 비롯된 것 같다.
사실상 50분간의 실험시간동안 조성의 변화가 거의 없었다. 저비점 성분인 메탄올은 시간이 지남에 따라 조성이 올라가야 되는데 오히려 떨어졌다. 이 부분에 대해서는 온도에 대해 좀 따져봐야 할 것 같다. 스틸내 온도는 데이터에서 볼 수 있듯이 약간의 변화만을 수반했다. 하지만 탑상부의 온도변화는 계속 진행되었고 마지막에는 78℃까지 올라갔다. 이 때 물의 증기가 같이 증발되어 제품의 순도에 영향을 미친 것 같은 생각이다.
실험실에 있는 정류탑의 이론단수를 알아보지 못했다. 전환류의 용액에 대해서는 조작선의 방정식이 y=x 이므로 평형곡선과 x=y 선상에서 최소 이론 단수만 구해주면 됐다. 내가 증류 조작을 통해서 순수한 제품을 얻는데 까지 실험을 하지 못했기 때문에 각각의 조성은 내가 임의로 선택했다.
최소 이론단수를 구하는 식은 Fenske 식이었는데 사실상 이 식에서 가장 중요한 인자가 비휘발도이다. 물과 메탄올의 비휘발도는 내가 어떤 문헌에서 얻은 자료를 통해 대입하여 값을 구하였다. 만약 최소 이론 단수와 실제 값에 차이가 있다면 상대 휘발도의 영향일 것이다.
Ⅷ. 결 론
이번 실험은 증류에 관한한 모든 지식을 필요로 했던 실험이라고 말해도 될 만큼 많은 사전 지식들을 필요로 했다.
우선 증류에 관한 문제를 해결하기 위해 기/액 평형의 열역학적 개념들을 먼저 접해야 했고 그와 관련된 라울의 법칙, 상률, Duhem의 정리 같은 지식들이 필요했다. 분리공정의 하나인 증류조작은 기/액 평형에서 출발하기 때문이다.
다음으로 회분식 증류공정의 Rayleigh식
을 이용하기 위해 증류에 방법에 대한 이론이 필요했다. 단증류에서부터 시작하여 연속단증류에 이르기 까지 이해가 필요했다.
이 식의 변형에서는 상대휘발도를 알아야 그 값을 윗 식에 대입하여 새로운 식을 얻어낼 수가 있었다.
회분식 단증류만을 취급일 경우 정류탑의 단수는 생각할 필요가 없었을 것이다. 다단식 회분식 증류탑이라는 제목에서도 알 수 있듯이 이론단수를 얻어내기 위해서는 정류에 지식을 필요로 했다. 그리고 환류조작이 중요하게 작용했다.
환류액의 몰수를 유출액의 몰수로 나눈 이 값은 우리가 행한 실험에서는 전환류 조작이 이루어져 R의 값이 ∞ 가 되었다. 따라서 농축선, 회수선과 같은 조작선의 방정식이 y=x가 되면서 최소 이론 단수만 가지고 증류탑의 단수를 계산할 수 있었다.
최소 이론단수를 구하는 식은
와 같고 조작선의 방정식 없이 조성의 값들과 메탄올에 대한 물의 상대휘발도 값만으로 최소 이론 단수를 구할 수 있었다. 하지만 이 식은 전환류 조작이 아닐 경우는 이상용액이 아닌 이상 실제단수로써 작용할 수 없다.
실제 화학공정에서는 분리공정이 굉장히 중요하게 작용하고 사용빈도도 굉장히 높다.
이번 실험은 열역학 지식을 바탕으로 만들어진 P-x,y (압력과 조성) 또는
T-x,y (온도와 조성) 의 diagram을 이용하여 그 그래프 선상에 조작선을 작도하고 정류탑의 이론단수를 측정하여 나아가서는 탑의 높이나 직경까지도 설계할 수 있는 능력을 배양할 수 있는 실험이었다.
▶ 정 리
증류 : 끓는점의 차이를 이용하여 가열 분리하는 조작
라울의 법칙 : 이상 용액이라 할 때, 성분 A의 증기 분압 PA는 그 성분의 증기압 PA와 액상에서 몰분율 XA를 곱한 것과 같다.
PA = PAXA PB = PBXB = PB(1=XA)
단증류 : 일정량의 혼합 액체를 증류 조작으로 나오는 증기를 응축기에서 액화하여 목적 성분을 얻는 회분식 증류 방식이다.
정류 : 탑 안에 여러 개의 단을 만들어 상승하는 증기와 내려오는 액체가 계속적이고 반복적으로 접촉하게 하여 탑 위에서는 낮은 끓는점 성분이 얻어지고, 탑 아래에서는 높은 끓는점 성분이 얻어질 수 물질 전달 조작이다.
정류 물질 수지
총괄 물지 수지 : F =D + B
낮은 끓는점 성분 물질 수지 : F xF=DxD+BxB
농축부 조작 방정식 : y n+1= R/R+1xn+xD/R+1
환류비 : R=L/D
회수부 조작 방정식 : y=B+V/Vx+B/V
급액단 조작 방정식 : y=-1-f/f x+xf/f
메카베-틸레법에 의한 이론단수 구하기
1.x축을 액상의 조성으로 하고, y축을 기상의 조성으로 하여 정 사각형을 그리고, 대각선을 긋는다.
2.기액 평형선을 그린다.
3.농축부, 원료공급, 회수부의 각 조작선을 그린다.
4.기액 평형선과 각 조작선과의 사이에서 점 (xD, xD)을 시작으로하여 점 (xB, xB)가 지나는 곳까지 직각삼각형모양으로 그린다.
5.삼각형 수가 이론 단수이며 원료 공급 조작선과 만나는 단은 원료 공급단이며, 그 위가 농축부의 이론 단수이고, 아래가 회수부의 이론 단수이다.Ⅹ. 참고문헌
1. 참고문헌
화 학 공 학 박 동 원 편저 동아대학교 출판부
공업화학을 위한 권 창 오 , 김 문 갑 도서출판 동 화
화 학 공 학 김 성 종 , 김 홍 수
화공 단위 조작 서 명 교 , 송 주 영 도서출판 대 웅
Third edition 최 용 희
2. 참고웹사이트
http:// www.chemscript.net인터넷 화학 공학
www.hsem.co.kr한성 ENG & MFG
www.samjinuc.com 산진unichem
. 건의사항
2학년 때부터 배워온 여러 가지 실험들을 다시 한번 되짚어 보는 시간이었다. 다만 한 가지, 상부에서 나온 제품의 무게를 측정하는 저울이 실험실엔 어울릴법하지 않은 바늘저울 이었다 는 것이 다소 마음에 걸린다. 비록 상부제품의 양을 측정하는 것이 그렇게 중요한 인자는 아니지만, 되도록이면 전자저울로 바뀌었으면 하는 바램이다.

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